第15章 电功率
第1节 电能、电功、电功率的理解与计算
基础过关
1. (2025烟台)电能是现代社会生活的重要资源,每个人都应该有节约用电的意识.下列用电器正常工作1小时所消耗的电能最接近1度电的是( )
A. 台灯 B. 智能手机
C. 家用空调 D. 笔记本电脑
2. (2025自贡)图为某用电器的I U图象,其额定电压为12 V,则额定功率是( )
第2题图
A. 0.6 W B. 1.8 W C. 3.2 W D. 4.8 W
3. (2025山东省卷)某商家销售的移动电源相当于大型“充电宝”,其铭牌如图所示.顾客咨询:“该移动电源可以供2.5 kW的用电器正常工作吗?”客服回复:“没问题,这是3 kW·h的,3 kW的用电器都可以正常使用.”该客服( )
第3题图
A. 说法正确
B. 混淆了电功率和电能
C. 混淆了电功率和电流
D. 混淆了电功率和电压
4. (2025天津)将标有“6 V 6 W”的甲灯泡和“6 V 3 W”的乙灯泡串联后,接在电压为9 V的电源上.不考虑温度对灯丝电阻的影响,则( )
A. 甲灯能正常发光 B. 乙灯能正常发光
C. 两灯均能正常发光 D. 两灯均不能正常发光
5. 家用电风扇标有“220 V 100 W”,电视机标有“220 V 200 W”,电热水器标有“220 V 2 000 W”,关于这三种家用电器,下列说法中正确的是( )
A. 三种家用电器正常工作时,电风扇的工作电流最大
B. 电热水器消耗的电能不一定比电风扇消耗的电能多
C. 电视机工作时的功率一定为200 W
D. 三种家用电器同时工作时是串联接在家庭电路中的
6. (2025石家庄模拟)小董一家人出去旅游,家中只有冰箱、摄像头和路由器在工作,其中冰箱能效标识如图甲所示,后两者总功率为10 W.出发和回家时,电能表示数如图乙所示,这段时间内小董家消耗电能________kW·h,小董一家外出________天(电路其他元件损耗电能不计).
第6题图
7. (2025河南)某电热水壶的额定电压为220 V,额定功率为1 100 W,将它接入家庭电路中正常工作.在标准大气压下,将壶内质量为1 kg、初温为23 ℃的水烧开,不计热量损失,至少需要的时间为________s,此过程中通过电热水壶的电流为______A.[已知 c水=4.2×103 J/]
8. (2025廊坊模拟)中医是中国医学文化的宝贵遗产.为了更好地控制煎药时的火候,某厂家生产了如图甲的一款全自动电煎药壶,它有“加热”和“保温”两个挡位,简化电路图如图乙,其中S2是一个温控开关.
(1)如图乙,当S1和S2都闭合时,电煎药壶处于________(选填“加热”或“保温”)挡.
第8题图
(2)某次煎药时关闭家里其他用电器,测出加热1 min 电能表转盘转过40圈(电能表表盘如图丙所示),则电煎药壶实际功率为________W.
9. (2025连云港)如图是某种家用电暖器的铭牌.求这种电暖器:
(1)正常工作时的电流.
(2)正常工作时内部电热丝的电阻.
(3)在额定电压下工作10 min产生的热量.
XXX牌电暖器
额定电压 220 V
额定频率 50 Hz
额定功率 1 100 W
第9题图
综合提升
10. (2025保定模拟)电动汽车,绿色环保,在方便出行的同时也存在安全隐患.某品牌电动汽车在充电电压为400 V 直流充电桩充电时,其功率P与储能比H(电池当前储能占充满状态储能的百分比)的关系如图所示,在AB、BC、CD、DE四段充电过程中,________段最容易使导线升温、老化,甚至引起火灾;其中DE段耗时0.5小时,则该段消耗的电能为________kW·h.
第10题图
11. (2025绥化)如图所示,电源电压恒定,将定值电阻R1、R2按图甲、图乙两种方式接入电路,电阻R1在两电路中的电功率分别为4 W和9 W,则R1∶R2=______.乙图中电阻R2的电功率为______W.
第11题图
12. (2025唐山模拟改编)如图所示电路,电源电压保持不变,电阻R2的阻值为20 Ω.当开关S闭合、S1断开时,电压表的示数为4 V;当开关S、S1均闭合时,电压表的示数为6 V,求:
(1)电源电压;
(2)定值电阻R1的阻值;
(3)电路先后两种状态,R2的功率之比.
第12题图
第2节 焦耳定律
1. (2025北京)下列用电器中,利用电流热效应工作的是( )
A. 电热水壶 B. 吸尘器
C. 电冰箱 D. 电视机
2. (2025福建)将包装口香糖的锡箔纸剪成如图形状,其他条件相同时,C处的横截面积小,电阻________.A、B两端分别与电池正负极接触,观察到C处起火,该现象利用了电流的________效应.
第2题图
变式 (2025泸州) “天工”社团的同学们用宽度不同、厚度均匀的铝片自制了一个电热切割器,用来切割塑料泡沫,如图所示.下列分析正确的是( )
变式题图
A. 通过EF、FG和GH三段铝片的电流相等
B. 加在EF、FG和GH三段铝片两端的电压相等
C. EF、FG和GH三段铝片的电阻相等
D. 用GH段去切割塑料泡沫,效果最好
3. (2025广东省卷)如图所示实验,实验前已调好器材,实验过程中通过电阻R1、R2的电流________(选填“相等”或“不相等”);观察U形管内液面高度差可知________(选填“R1”或“R2”)产生的热量较多;要使液面高度差变化更快,可将滑动变阻器的滑片P向________滑动.
第3题图
4. (2025无锡)一种简易的泡沫塑料切割装置电路如图所示,电源电压为6 V,用以切割的金属电热丝R的阻值为1 Ω.闭合开关S后,电路中电流为________A,10 s内电热丝R产生的热量为________J.若要减小电热丝R的发热功率,请写出一种合理做法:_________________________________.
第4题图
5. 装修时要选择合适的导线,有一些不良商家为了降低成本,将多芯铜导线的根数从标准的32根减为26根,导致导线横截面积减小.对于长度相等的标准导线和劣质导线,劣质导线的电阻______(选填“较大”或“较小”),在通有相同电流的情况下,相同时间内劣质导线产生的热量________(选填“较多”或“较少”),从而导致在使用该劣质导线时存在很大的安全隐患.
第5题图
6. (2025南充)电动机已广泛应用于我们的生产和生活中,它实现了电能向其他形式能的转化,如电风扇消耗的电能转化为内能和机械能.下表是某品牌电风扇的铭牌参数,若此电风扇正常工作1 h,求:
品牌 某品牌 型号 **-35X67Bh7
额定电压 220 V 额定功率 55 W
送风模式 普通/睡眠/智能 控制方式 遥控/触摸按键
毛重 6.40 kg 净重 5.46 kg
(1)电风扇消耗的电能;
(2)电风扇的额定电流;
(3)电风扇线圈中电流产生的热量(已知该品牌电风扇线圈电阻为32 Ω).
专项突破八 动态电路分析与计算
基础过关
1. 如图所示,电源电压保持不变,忽略灯泡电阻变化,闭合开关S,当滑片P向右移动时,下列说法正确的是 ( )
第1题图
A. 电流表的示数不变
B. 电压表的示数增大
C. 电路耗的电功率增大
D. 小灯泡的亮度减小
2. (2025石家庄多校二模联考)现在大气环境越来越好,为了守护住这份美好,物理兴趣小组化身“大气小卫士”,积极投身大气检测行动.图为兴趣小组设计的大气检测仪电路图.其中电源电压不变,R0为定值电阻,R为气敏电阻,其阻值随污染物浓度的增大而减小.下列说法正确的是( )
第2题图
A. 污染物的浓度减小时,电压表的示数变大
B. 污染物的浓度减小时,电流表的示数变大
C. 污染物的浓度减小时,电路消耗的功率变小
D. 污染物的浓度增大时,电压表与电流表示数的比值变大
3. (2025唐山模拟改编)如图甲所示是某款电动汽车控制速度的“油门”系统,当驾驶员踩下“油门”时,变阻器接入电路的阻值减小.若图乙为动力系统简化电路图,其中电源电压、电动机的电阻均不变,下列说法正确的是( )
第3题图
A. M、N分别接O、F
B. 踩下“油门”时电流表示数变小
C. 踩下“油门”时电动机两端电压变大
D. 踩下“油门”时电路的电功率变小
4. (2025石家庄名校模拟)家庭用的燃气报警器一般安装在厨房,当燃气浓度达到报警设定值时,燃气报警器发出声光报警信号.图甲所示为小阳设计的燃气泄漏检测电路,其中电源电压恒定不变,R0为定值电阻,R为气敏电阻,其阻值随燃气浓度β的变化图线如图乙所示.闭合开关S后,当发生燃气泄漏时,下列判断正确的是( )
第4题图
A. 电路中的电流变大
B. 电路总功率变小
C. 电压表的示数变小
D. 电路消耗的电能变少
5. 在如图所示的电路中,下列说法错误的是( )
第5题图
A. 仅闭合S1,将滑片P向右移动,的示数变小,的示数变大
B. 仅闭合S1,将滑片P向左移动,的示数变大,的示数变大
C. 先闭合S1,保持滑片P位置不动,再闭合S2时,的示数变大
D. 闭合S1和S2,将滑片P向右适当移动的过程中,的示数不变
6. (2024赤峰)如图电路中,电源电压为6 V,且恒定不变,R为热敏电阻,其电阻随温度变化关系如下表所示.定值电阻R0为200 Ω,闭合开关后,下列说法正确的是( )
温度t/℃ 0 5 10 15 20 25 30
电阻R/Ω 600 550 500 450 420 390 360
第6题图
A. 温度升高时,电流表示数变小
B. 温度升高时,电压表示数变小
C. 温度降低时,电压表示数与电流表示数的比值不变
D. 当温度为30 ℃时,电路总功率为0.18 W
7. (2025北京模拟)如图甲所示的电路,电源电压为9 V并保持不变,灯泡L的额定电压为4 V,图乙是灯泡L的电流I随其两端电压U变化的图象,当S闭合,将滑片P移到滑动变阻器某位置时,灯泡L恰好正常发光,则下列说法正确的是( )
第7题图
A. 灯泡正常发光时通过灯泡的电流为0.45 A
B. 灯泡正常发光时的功率为1 W
C. 移动滑片P,当灯泡两端电压为1.5 V时,滑动变阻器R接入电路的电阻为5 Ω
D. 移动滑片P,当灯泡L的功率为1 W时,滑动变阻器R接入电路的电阻为16.25 Ω
8. (2025唐山模拟)如图甲所示,是一电子秤的原理示意图,电源电压为6 V,保护电阻R0=60 Ω,电压表测量范围为0~3 V,压力传感器R的电阻随所受压力变化的图象如图乙所示.托盘放在传感器上,电路就接通,电源电压恒定不变,不计托盘的质量,(g取10 N/kg)下列说法正确的是( )
第8题图
A. 托盘不装物品时,电压表的示数为0.5 V
B. 当托盘上被测物品的质量增大时,电压表示数减小
C. 若将电压表改装成电子秤的表盘,表盘刻度是均匀的
D. 当电压表的示数为1.5 V时,托盘上被测物品的质量为20 kg
综合提升
9. (2025石家庄模拟)如图,电源电压为18 V,小灯泡规格为“10 V 10 W”且不考虑灯丝电阻随温度变化,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,最大阻值为60 Ω.甲、乙是同种电表,可供选择的电表为双测量范围电压表(测量范围分别为0~3 V、0~15 V)和电流表(测量范围分别为0~0.6 A、0~3 A).闭合开关,在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器R2,两表示数均有变化且小灯泡亮度发生改变.当小灯泡正常发光时,甲、乙两表示数之比为8∶13.下列说法不正确的是( )
第9题图
A. 甲、乙同为电流表
B. 调节R2,通过R2的最小电流为0.6 A
C. R1阻值为5 Ω
D. 调节R2,小灯泡的最小功率为3.6 W
10. (2025唐山模拟)如图所示,电源电压不变,R1、R2为定值电阻,R1阻值为10 Ω,R为滑动变阻器,规格为“20 Ω 1 A”,电流表测量范围为0~3 A.闭合开关S、S1,电流表示数为0.6 A,R1的功率为P1;开关全部闭合时,电流表示数变化了0.4 A.电压表可更换测量范围.则下列说法正确的是( )
第10题图
A. R2阻值为5 Ω
B. 只闭合开关S,滑片P向右移动时,电压表示数减小
C. 只闭合开关S,R1的最小功率为 P1
D. R、R1、R2任意互换,开关全部闭合,电流表示数最小值为0.7 A
专项突破九 极值、范围类计算
1. (2024临沂)如图所示电路的电源电压为9 V,电流表使用0~0.6 A测量范围,电压表使用0~3 V测量范围,阻值为10 Ω的定值电阻允许通过的最大电流为0.5 A.为保证电路中各元件安全工作,滑动变阻器的最大阻值应大于( )
第1题图
A. 20 Ω B. 10 Ω
C. 8 Ω D. 5 Ω
2. 小明同学设计了一种测定风速的装置,其简化电路如图所示.图中R1为定值电阻,探头、金属杆和滑动变阻器R2的滑片P相连,可上下移动.电源电压恒为4.5 V,定值电阻R1的阻值为5 Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为20 Ω,其允许通过的最大电流为0.5 A,电压表选用0~3 V量程,当开关S闭合后,在确保电路安全的情况下,下列分析正确的是( )
第2题图
A. 当有风吹过探头时,探头带动滑片P向上移动
B. 当风速加快时,电压表示数变小
C. 电路消耗的最小功率为1.35 W
D. 变阻器R2连入的最小阻值为2.5 Ω
3. (2025重庆)科技小组的同学按图甲所示的电路研究自制小台灯的调光效果,灯泡L标有“2.5 V”字样,电源电压恒为4.5 V,电压表测量范围为“0~3 V”,电流表测量范围为“0~0.6 A”.闭合开关S,在确保电路安全的情况下,最大范围移动变阻器的滑片P,观察灯泡L的亮暗,绘出灯泡L的I-U图象如图乙所示.下列分析正确的是( )
第3题图
A. 灯泡正常发光时电阻值为5 Ω
B. 灯泡随滑片P向b端移动而变亮
C. 变阻器接入的阻值范围为8~40 Ω
D. 电路的最大电功率为0.625 W
4. (2025邯郸二模)在“电路”的学习中,乐乐同学连接了如图所示的电路.若已知电源电压为18 V且保持不变,电阻R1为10 Ω.闭合开关S后,R1两端电压为10 V,已知滑动变阻器R2上标有“20 Ω 2 A”字样.
第4题图
(1)求电路中的电流I.
(2)求滑动变阻器R2连入电路的电阻.
(3)在电路安全的情况下,10 s内R1消耗的电能最大是多少?
专项突破十 分类讨论相关计算
1. 如图所示,电源电压为18 V,R1=20 Ω.电流表选择0~0.6 A测量范围,电压表选择0~3 V测量范围,若移动滑动变阻器滑片P到某一位置时,发现电压表和电流表中有一个已达满刻度,则电压表示数为____V,电流表示数为________A.
第1题图
2. (2024沧州模拟改编)在图甲所示的电路中,电源电压为20 V保持不变,电阻R1阻值为10 Ω,滑动变阻器R2上标有“50 Ω 1 A”字样.闭合开关S,通过电阻R1的电流为0.8 A,R1两端的电压为______V.若将一个电压表并联在电阻R1或滑动变阻器R2两端,电压表的表盘如图乙所示.闭合开关S,移动滑动变阻器滑片,发现电路中最小电流为0.5 A,则电压表应并联接在______两端,滑动变阻器允许接入的最大电阻为______Ω.
第2题图
3. (2025唐山模拟改编)如图甲所示的电路,电源电压为18 V且保持不变,电压表测量范围为0~15 V,电流表测量范围不确定,滑动变阻器R2标有“20 Ω 2 A”字样.只闭合开关S,移动滑片P,发现电流表示数的最小值如图乙所示.则R1的阻值可能为________Ω.
第3题图
4. 如图所示,电源为学生电源(电压可调),滑动变阻器规格为“20 Ω 1 A”,定值电阻为10 Ω,电流表选用0~3 A测量范围,调节电源电压,在电路中并联一个电压表(图中未画出),闭合开关S,电压表示数为6 V.在保证电路安全的情况下,向某一方向移动变阻器的滑片P,发现电压表示数逐渐变小,此过程中电压表示数的最大变化量为2 V,则电源电压可能为________V.
第4题图
5. 如图所示的电路中,电源电压为15 V且保持不变,电阻R1的阻值为30 Ω,电阻R2的阻值为10 Ω,电流表的测量范围为0~3 A.现用标有“20 Ω 2 A”字样的滑动变阻器R0替换电阻R1或R2中的一个,在不损坏电路元件的情况下,移动滑动变阻器的滑片P,电路电功率的最大变化范围为________W.
第5题图
6. (物理量变化不定)(2025石家庄十八县联考)如图所示,电源电压恒为15 V,小灯泡标有“12 V 6 W”字样(小灯泡的电阻不随温度变化),滑动变阻器上标有“50 Ω 1 A”字样,电压表的测量范围为0~15 V,电流表的测量范围为0~0.6 A.求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻;
(2)调节滑片,当小灯泡正常发光时,保持滑片的位置不变,用定值电阻R0替换小灯泡,替换前后,电路的总功率变化了1.5 W,求R0可能的电阻值.
第6题图
7. (电表测量范围不定、电路连接方式不定)(2025邢台模拟)在图(a)电路中,电源电压为6 V且保持不变,电阻R1为20 Ω,闭合开关S,电路正常工作.
第7题图
(1)求电流表的示数I1;
(2)滑动变阻器R2上标有“50 Ω 1.8 A”字样,若将R2与图(a)中的全部元件以某种方式重新连接组成新的电路后,电流表的示数如图(b)所示:
①判断滑动电阻器R2与电阻R1的连接方式;
②判断滑动变阻器R2接入电路的阻值.
8. (连接方式不定)(2025石家庄名校模拟)如图所示电路中,电源电压为12 V且保持不变,电阻R1的阻值为10 Ω,电流表的表盘如图所示.
第8题图
(1)求电阻R1的电功率;
(2)若将标有“20 Ω 1 A”字样的滑动变阻器R2与R1串联接入M、N两点间,使电路正常工作,求滑动变阻器R2阻值的调节范围;
(3)若将标有“2 A”字样的滑动变阻器R3与R1以某种方式接入M、N两点间,使电路正常工作,在移动滑动变阻器滑片的过程中,电流表示数的最大变化量ΔI为1 A,求滑动变阻器的规格.
参考答案
第1节 电能、电功、电功率的理解与计算
1. C 2. D 3. B
4. B 5. B 6. 12 10
7. 294 5 8. 加热 800
9. (1)5 A (2)44 Ω (3)6.6×105 J
10. BC 7.5 11. 2∶1 18
12. (1)6 V (2)10 Ω (3)4∶9
第2节 焦耳定律
1. A 2. 大 热 变式 A 3. 相等 R2 右
4. 6 360 减小电源电压 5. 较大 较多
6. (1)1.98×105 J (2)0.25 A (3)7.2×103 J
专项突破八 动态电路分析与计算
1. C 2. C 3. C 4. B 5. A
6. C 7. D 8. D 9. A 10. D
专项突破九 极值、范围类计算
1. A 2. C 3. C 4. (1)1 A (2)8 Ω (3)324 J
专项突破十 分类讨论相关计算
1. 3 0.15 2. 8 R2 30 3. 3或70 4. 12或14
5. 18.75~37.5 6. (1)24 Ω (2)31.5 Ω或19 Ω
7. 解:(1)由欧姆定律可得,电流表的示数
I1===0.3 A
(2)①由图(b)可知,若电流表的测量范围为0~0.6 A,则示数为0.4 A;若电流表的测量范围为0~3 A,则示数为2 A;
由于电流表的示数大于0.3 A,根据串、并联规律可得,R2只能与R1并联接入电路
②若电流表的示数为0.4 A
a.当电流表在R2支路上时,根据欧姆定律可得
R2a===15 Ω<50 Ω
b.当电流表在干路上时,通过R2的电流I2b=0.4 A-0.3 A=0.1 A
根据欧姆定律可得
R2b===60 Ω>50 Ω,滑动变阻器R2上标有“50 Ω 1.8 A”字样(舍去)
若电流表的示数为2 A
c.当电流表在R2支路上时,2 A>1.8 A(舍去)
d.当电流表在干路上时,通过R2的电流I2d=2 A-0.3 A=1.7 A<1.8 A
根据欧姆定律可得R2d==≈3.5 Ω<50 Ω
综上可知,滑动变阻器R2接入电路的阻值可能是15 Ω或3.5 Ω
8. 解:(1)电阻R1的电功率
P===14.4 W
(2)电路中最大电流I大=1 A时R2最小,R2小=-R1=-10 Ω=2 Ω,R2大=20 Ω,则滑动变阻器R2阻值的调节范围为2~20 Ω
(3)通过R1的电流I===1.2 A,故电流表所接测量范围为0~3 A
①若R3与R1串联:当R3=0 Ω时电流最大,最大电流I大===1.2 A,最小电流I小=I大-ΔI=1.2 A-1 A=0.2 A
电流最小时R3接入电路的阻值最大,R3大=-R1=-10 Ω=50 Ω,即R3规格为“50 Ω 2 A”
②若R3与R1并联:最大干路电流I大′=3 A,通过R1的电流I1===1.2 A,通过R3的最大电流I3大=I大′-I1=3 A-1.2 A=1.8 A,通过R3的最小电流I3小=I3大-ΔI=1.8 A-1 A=0.8 A,通过R3的电流最小时R3接入电路的阻值最大,R3大′===15 Ω,即R3规格为“15 Ω 2 A”